500kV／220kV高低压环网电磁解环的相关研究.pdf

第 3 0卷 第 1 0期 2 0 0 8年 1 0月 华 电擞 术 hu a d i a n te c h n o l o g y v0 1 3 0 no 1 0 0c t 20 0 8 5 0 0 k v 2 2 0 k v高低压环 网电磁解环 的相关研究 re l e v a n t r e s e a r c h o f e l e c t r o ma g n e t i c l o o p o p e n i n g f o r 5 0 0 k v 2 2 0 k v e l e c t r o ma g n e t i c l o o p o pe r a t i o n 林武汉 l i n w u h a n ( 广东电力公司广州供电分公司， 广东 广州5 1 0 1 8 0 ) ( g u a n g z h o n p o w e r s u p p l y b r a n c h ， g u a n g d o n g e l e c t r i c p o w e r c o r p o r a t i o n l i mi t e d ，g u a n g z h o u 5 1 0 1 8 0 ， c h i n a ) 摘要 ： 电磁环网是指不同电压等级运行的线路， 通过两端变压器电磁回路的联结而并联运行。分析 了电磁 环网存在的问题 ， 提出了电磁开环的一系列准则问题 ， 包括静态稳定、 动态稳定和经济性等。介绍了多层模 糊综合评价方法在电磁开环的具体应用， 基于多层模糊综合评价的电磁环网开环方案的实现切实可行， 具有 实际意 义。 关键词 ： 电磁环 网； 开环运行 ； 模糊评估 中图分类号 ： t m 7 1 2 文献标志码 ： a 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 8 ) 1 0 0 0 0 4 0 3 ab s t r a c t ： n1 e e l e c t r o ma g n e t i c l o o p o p e r a t i o n me a n s t h a t t h e l i n e s w i t h d i f f e r e n t v o l t a g e c l a s s e s o p e r a t e p a r a l l e l wh i c h c o n n e c t e d t o g e t h e r t h r o u g h t h e e l e c t r o ma g n e t i c c i r c u i t b y u s i n g t r a n s f o r me r s i n t h e t w o t e r mi n a l s t h e p r o b l e ms e x i s t i ng i n t he e l e c t r o ma g ne t i c l o o p o p e r a t i o n we r e a n a l yz e da s e r i e s o f r u l e s f o r e l e c t r o ma g ne t i c l o o p o p e n i n g wa s p u t f o r w a r d wh i c h i n c l u d e s s t a t i c s t a b i l i t y ，d y n a mi c s t a b i l i t y a n d e c o n o mi c e ffi c i e n c y e r e t h e c o n c r e t e a p p l i c a t i o n o f s y n t h e t i c a l ，mu l t i l a y e r f u z z y e v a l u a t i o n me t h o d w a s i n t r o d u c e d t h e a u t h o r b e l i e v e s t h a t t h e e l e c t r o ma g n e t i c l o o p o pe n i ng s c he me b a s e d o n s y n t h e t i c a l ，mu hi l a y e r f uz z y e v a l ua t i o n i s f e as i b l e a n d h a s p r a c t i c a l s i g n i fic a nc e ke y wor d s： e l e c t r o ma g ne t i c l o o p o p e r a t i o n；o pe n l o o p o pe r a t i o n；f uz z y e v a l u a t i o n 0 引言 电磁环网是指不同电压等级运行 的线路 ， 通过 两端变压器电磁 回路的联结而并联运行。有数据显 示 ， 1 9 7 0 -2 0 0 7年 ， 国内发生 的由于高低压 电磁环 网运行导致的稳定性破坏事故共有 6 5次 ， 国外与电 磁环 网相关的大停 电事故也屡见不鲜 ， 如 1 9 9 6年 7 月 2 日美 国西部 电力系统大停 电事故 、 2 0 0 3年的美 国 加拿大“ 8 1 4 ” 大停电事故 。 1电磁环 网的弊端 在电网发展的前期， 如果高电压等级的电网结 构较为薄弱 ， 为 了提高供 电可靠性 ， 低一等级的电网 常常建成相互紧密联系的网状结构 ， 即形成高 低电 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 73 1 压等级的电磁环网运行 。这种环网结构可以保障在 局部 区域 因检修或停运失去高压电源时， 能通过低 电压等级网络实现电力传输和调剂， 从而有利于提 高电网的供电可靠性。 但随着 电网的不断发展 ， 电磁环 网运行 的负面 影响会不断凸显 ， 电磁环 网存在一系列弊端 。 1 1 易造成系统热稳定破坏 在主要受端负荷 中心 ， 用高低压 电磁环网供 电 而又带重负荷时， 当高一级电压线路断开后 ， 所有原 来带的负荷将通过低一级电压线路送出 ， 容易 出现 超过导线热稳定 电流 的问题。在电磁环 网运行系统 中， 当高压线路断开时， 高压电网传输功率会部分 、 甚至全部转移到并列的低压线路上 ， 从而可能引起 低压线路传输容量超过其热稳或静态稳定极限， 导 致热稳定或动稳定性破坏。j f g b ， 负荷转移至并联 的2 2 0 k v线路还会使系统无功功率损耗大幅增加 ， 第 1 0期 林武汉： 5 0 0 k v 2 2 0 k v高低压环 网电磁 解环的相关研 究 5 引起受端电压大幅下降， 进一步降低稳定极限。 2 0 0 4年 c i g r e国际大 电 网会议认为 ， 引起 美 国 一加拿大 “ 8 1 4 ” 大停 电的一个重要 电网结 构原 因是就是电磁环 网问题突出。即高等级线路 的相继 跳 闸引起潮流向低等级线路大量转移 ， 使部分线路 严重过载 ， 最终过流保护 、 后备保护或弧垂对地放 电 造成线路跳 闸， 继而引起连锁反应 ， 造成事故扩大 。 1 2 易造成 系统动稳定破坏 环网中， 一旦高压线路因故障断开， 系统问的联 络阻抗将突然显著增大 ， 因而极易超过该联络线 的 暂态稳定极 限， 可能发生系统振荡 。 1 3 安稳装置复杂 电磁环 网方式下 电网的继 电保护和稳定措施配 置也远比解环运行复杂 ， 而且配合 的难度较大 ， 而保 护和安全 自动装置 的复杂化和不配合 ， 一般是事故 的直接或扩大原因。实践表明， 若 安全 自动装置本 身拒动 、 误动 ， 将影响电网的安全运行。 1 4振荡中心偏移影响失步解列的实现 大区互联电网的稳定运行是现代电力系统的根 本要求 ， 大电网中最常见 的稳定性事故仍首推 同步 运行稳定性破坏 ， 即系统发生失步振荡 。所有 国内 外重大系统事故 的产生 ， 几乎都是因系统失稳而扩 大 ， 因无预定对策而发展为大面积停电等灾害性后 果 的。通常将 “ 失步解列” 控制 作为稳定控制 的后 备 ， 而这是减轻失步造成 的后果和防止系统大面积 停 电的重要措施 。 为了在 电力系统发生严重故 障时解 列局部 电 网， 保证主 网安全 ， 一般在 5 0 0 k v主网上配置振荡 解列装置。然而 ， 在 5 0 0 k v线路和 2 2 0 k v线路存在 高低压 电磁环网的情况下， 当主网拓扑结构变化时 ， 有可能存在振荡 中心偏移 的情况 ， 即振荡 中心落到 2 2 0 k v系统上 ， 从而导致原来 的 5 0 0 k v振荡解列装 置在严重故 障下无法动作 ， 进而引起电网事故 的扩 大 ， 甚至可能导致整个电网完全崩溃。 1 5增加电网运行的复杂性和不安全因素 大电网复杂联系的一个突出问题是容易导致故 障范围的扩大甚至波及全 网。在电网无法保持稳定 时， 往往需要采取解列措施隔离故障区域 ， 以保障绝 大部分 电网的安全供 电。然而， 由于电磁环 网的存 在， 高电压等级线路跳开时振荡中心可能落到低电 压等级系统线路上 ， 导致解列难以实现 ， 从而扩大事 故范围。 1 6不利于经济运行 负荷转移至并联 的 2 2 0 k v线 路还会 使系统无 功功率损耗大幅增加 ， 引起受端 电压大幅下降， 进一 步降低稳定极 限， 而且在 5 0 0 k v 2 2 0 k v环网运行情 况下 ， 许多系统潮流分配难于达到最经济的状态 。 1 7 不利于简化运行 电磁环网运行时 ， 任一操作对全网安全稳定的 影响往往难以直观判断。这就使得调度人员在面临 未预计到的事故时 ， 难 以快速判 断和准确选择有效 的控制措施 ， 增加了事故扩大 的危险性。而 电磁解 环运行时系统潮流清晰且容易控制 ， 有利于运行人 员加强对电网的控制， 降低故障情况下判断和处理 的难度 ， 从而提高了电网运行的整体安全水平 。 1 8 不利于控制短路电流水平 短路 电流如果超过开关设备的开断 电流， 将给 系统的安全运行造成严重威胁 。由于技术和经济原 因， 开关断流容量和设备热稳水平 为系统允许的短 路容量设定 了上限。随着电网的发展 ， 系统短路电 流会不断增加 ， 达到一定规模 后就 必须采取限制短 路 电流的措施。电磁环网开环运行就是降低系统短 路 电流的一个有效措施。 在大电网发展到一定规模后逐步实现电磁解环 运行 ， 尤其是 5 0 0 k v 2 2 0 k v主网的电磁解环运行 ， 逐步按照分层分 区进行规划 、 设计 和运行 已成为各 界公认 的高压电网建设完善的 目标 。 因此 ， 在上一级 电源 的供电可靠性有一定保障 的条件下 ， 简化下一级电网结构 ， 实现电网分层分区 运行 ， 不仅使电网结构更清晰 ， 而且使紧急事故下的 电网解列和事故处理更简化 ， 大幅降低 了发生波及 全 网恶性事故的可能性 ， 对 电网运行的安全性控制 是有利 的。 2 多层模糊综合决策在电磁解环中的应用 模糊综合评判方法就是将模糊数学应用于判别 事物和系统优劣 的方法 ， 即根据给出的评价指标和 实测值 ， 经过模糊变换 后对其做 出综合评价 。在解 决实际高低压电磁解环问题 时， 考虑的评价指标往 往较多， 各评价指标之间还有不同的类型和层次 ， 需 要建立多层次模糊评价模型。 下面从影响电磁环网开环方案 的诸多因素以及 这些因素之 间的隶属关系和关联关系出发 ， 用层次 分析法建立 电磁环网开环方案模糊综合评价的指标 体系， 评价指标体系见表 1。 2 1 目标 层 综合考虑各种影 响因素 ， 从 5 0 0 k v 2 2 0k v电磁 环 网开环候选方案中选出最佳 的运行方式。 6 华 鬯发 第 3 0卷 表 1 评价指标 体系 2 2准则层 ( 1 ) 解环方案制定 中必须满足稳定导则有关要 求 ， 如“ 一1 ， ， 原则。在高压 网还没有加强时 ， 应尽 量避免单个主变压器对一个区域供电。尽量不选择 5 0 0k v站的 2 2 0 k v出线为开环点 ， 重点保 留主力 电 厂外送线路。 ( 2 ) 解环运行后部分 5 0 0 k v主变压器的负载水 平会有所上升 ， 在主变压器容载 比偏低 的区域确定 解环方案时需要慎重研究。 ( 3 ) 解环必然会引起部分 区域 电气联系减弱 ， 可能降低主网部分通道在小于扰下的阻尼特性 ， 或 降低局部线路的稳定极限， 对此需仔细研究， 确保解 环过渡过程中电网运行的稳定裕度要求 。 ( 4 ) 满足 电力系统安全稳定导则 要求和满足 南方 电网安全稳定 运行对广西 电网电磁解 环的要 求 ， 满足无功 电压 、 n一1和 n一2故障下 的功角稳 定性和电压稳定性 。 综合上综 ， 将静态安全性、 暂态稳定性和运行经 济性作为评价指标体系准则层的因素。 2 3指标层及其相应的模糊指标系数 将准则层 中的各因素细化为具体的指标要素便 得到评价指标体系的指标层。对指标层 的各 因素分 别引入行为指标 ， 然后用模糊隶属度函数描述各行 为指标隶属于评语集 中各评语的程度 ， 从而使评价 过程更具客观性- o 。 ( 1 ) 静态安全性 。静态安全性 具体而言 ， 即线 路和变压器没有过负荷且母线 电压模值在允许限值 范围内。 线路或变压器过负荷指标 c l =w ( s i s ) ， i u， 式 中： 为输 电线路或变压器 支路集合 ； w 为第 i 条支路的权重因子； 为支路i 的功率， s im a x 为其上 限； h 1, 为正实数。 母线电压越 限指标 c ：=艺w ( ) ， i 尺， 式 中： r为母线集合 ； w 为母线 i 的权重因子 ； v i 为 母线 i 的电压幅值； 为母线电压上限和下限的平 均值 ； n为正实数。 ( 2 ) 动态安全性 。即系统发生小 扰动时 ， 系统 阻尼 比大于 5 ， 即振荡 7次后振荡 幅度减至 1 0 以下 ， 故用阻尼 比系数 c 来衡量。 c 3 = 一( ( e 一 0 0 5 ) 0 0 5 ) + ( ( e j一0 0 5 ) 0 0 5 ) ， 式中： w 为母线 i 的权重因子 ； i ， 分别为第 i ， 个机 电振荡模式 ； e 为相应 的阻尼 比且 e 5 ； e j 为相 应 的阻尼比且 e 5 ； p为正实数。 ( 3 ) 暂态稳定性。暂态稳定性是指系统突然经 受大扰动后 ， 各同步 电机能否继续保持 同步运行的 能力。暂态稳定性水平 的变化可以通过对开环前后 的系统发生相同故障 ， 在故障切除后 的暂态过程 中 发 电机转子间最大功角差来衡量 。 最大发 电机功角差指标 c 4=w o ( m a x 1 0 一0 1 )， 式 中： 为权重 因子； 0 ， o j 为故障切除后暂态过程 中任意 2台发电机的功角 。 ( 4 ) 运行经 济性 。合 理地解 开 高低压 电磁 环 网， 实现低级电网的分 区运行 ， 可 降低短路 电流 ， 节 省开关设备投资， 同时开环后系统 的潮流分布更加 合理， 低压线路的功率转移到高压线路， 线路的有功 损耗将可能减小。因此 ， 运行经济性指标可 以用开 关设备投资系数 c 和系统网损系数 c 来反映。 开关设备投资指标 c s =w ( i j i ) ， 式 中： w 为母线 的权重 因子 ； i k为母线 k三相短 路 电流； ， 为开关设备的最大遮断电流。 2 4方案的确定 根据综合评估模型 ， 采用模糊算法求出指标最 高的方案作为最佳的开环方案 ， 公式如下 ( u )=wi 9 ( )：i x ( 1 )t x ( 2 ) ( k )= bl 1 b l 2 b 2 l b 1 2 ： ： b l b , n 2 式 中： w ， ， ， w 为权重矩阵； b ( i=1 ， 2 ， ， m， =1 ， 2， ， k )为评估指标所得的模糊分数值 。 3 结论 随着 电网的不断发展 ， 电磁环 网运行的负 面影 响会不断凸现。本文分析了电磁环 ( 下转第4 0页) 妣 6 6 b 4 0 华 电擞 术 第 3 0卷 护， 夜间可实行间断流水养护， 即流水养护1 h ， 保持湿 润 1 h ， 当夜问气温超过 2 5 c 时实行不问断流水养护。 2 5 2 左右侧面养护 左右侧使用的键槽模板不宜挂水管 ， 而进行小 流量水喷洒或人工洒水养护 ， 特别是低块浇筑时， 既 要养护好侧面又不能将水流到仓 内， 养护时间不少 于 9 0 d 。 2 5 3 水平面养护 当混凝土在初凝后 ， 能抵抗 自然流水破坏 ， 表面 即可进行洒水养护， 洒水时在水龙头上加莲蓬头 ， 仓 面的养护时问直至上仓浇筑为止 。 2 5 4 雨天养护 下雨持续时间超过 3 0 m in ， 停止各坝块表面及 侧面养护工作 ； 下雨持续超过 1 h ， 停止下 、 下游面及 外露孔 口侧面 的流水养护 ； 雨停后 1 h恢复正常 的 养护工作。 2 6温度测量 在混凝土施工过程 中， 至少每 4 h测量一次混 凝土原材料 的温度 、 出机 口混凝 土温度 以及坝体冷 却水 的温度和气温 ， 并做 好记 录。混凝土浇筑温度 的测量 ， 每 1 0 01t i 仓面面积应不少于 1个测点 ， 每 一 浇筑层应不少于 3个测点， 测点应均匀分布在 浇 筑层面上 。在浇筑块 内部按每 1 5 0 m。 埋设 1支 温 ( 上接 第 6页) 网存在的一系列弊端问题 ， 提 出了电 磁开环的一系列准则 问题 ， 并介绍了多层模糊综合 评价方法在电磁开环的具体应用。基于多层模糊综 合评价的电磁环网开环方案切实可行 ， 具有一定的 实际应用价值和现实意义。 参考文献： 1 秦跃进， 汪勇， 胡广 2 0 0 5年湖北电网电磁环网问题研究 j 华中电力， 2 0 0 2 ， 1 5 ( 6 ) ： 1 51 7 2 冯伯庚 对澳电磁环网供电危险点分析 j 广东科技， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 9 3 9 4 度计或热 电偶进行温度观测。 3 结论 经过多年的努力 ， 块泽河 电站大坝 已施工结束 ， 并于 2 0 0 6年 4月 3 0日成功并 网发电。大坝在蓄水 后运行良好， 坝体混凝土在